據世(shi)界(jie)核(he)協會(hui)(hui)稱，核(he)能已被用(yong)(yong)于(yu)海水(shui)(shui)淡(dan)化(hua)，且(qie)有(you)更大用(yong)(yong)途潛力(li)。Lienhard教授(shou)在(zai)悉尼(ni)舉行的國際海水(shui)(shui)淡(dan)化(hua)協會(hui)(hui)世(shi)界(jie)大會(hui)(hui)上甚至提出(chu)了(le)關于(yu)核(he)聚變能源之大膽(dan)創新計劃。模(mo)塊化(hua)、分散式核(he)能海水(shui)(shui)淡(dan)化(hua)廠會(hui)(hui)成為水(shui)(shui)的未來嗎(ma)？讓我(wo)們聽(ting)聽(ting)專家的預測(ce)。

一、解決水資源短缺問(wen)題(ti)

隨(sui)著世界(jie)人(ren)口持續增(zeng)長和全(quan)球氣(qi)候變暖，水資(zi)源短缺(que)問(wen)題正威脅(xie)著全(quan)球成百(bai)上千萬(wan)人(ren)。據聯合(he)國數據，2025年(nian)世界(jie)一(yi)半人(ren)口將生活在缺(que)水地區。

解(jie)決水資源短缺(que)問題刻(ke)不容(rong)緩。海(hai)水淡化是(shi)供水解(jie)決方案(an)之一，經過幾十年緩慢發展，全球越來越多的地(di)區應用海(hai)水淡化生產(chan)飲用水。據國際海(hai)水淡化協會(hui)(IDA)數據，目前(qian)全球有超過2.2萬個(ge)海(hai)水淡化廠，總(zong)合(he)同(tong)容(rong)量超過1億m3/d。

技(ji)術創新(xin)降低了海水(shui)淡(dan)化過(guo)程(cheng)能耗(hao)(hao)(hao)，但以往看來，其能耗(hao)(hao)(hao)高于(yu)其它(ta)水(shui)源的問題仍(reng)然(ran)存在(zai)。核能可(ke)以進(jin)一步降低能耗(hao)(hao)(hao)嗎(ma)？

麻省理工學(xue)院安利(li)捷教授兼安利(li)捷水(shui)和(he)食(shi)品系(xi)統實驗(yan)室(J-WAFS)創始主(zhu)任(ren) John H. Lienhard V 教授在(zai)三年一度的(de)IDA世界大會期間提出了一項大膽創新計劃——為未來(lai)水(shui)務創建模(mo)塊化、分散(san)式核能海水(shui)淡化廠。

“核(he)電有望解(jie)決當前氣(qi)候危機，因為它在不向大氣(qi)釋放碳(tan)的(de)情況下產生能量并具備生產淡(dan)水(shui)的(de)潛力(li)，這是我們力(li)求(qiu)實現的(de)重要目標”，他說道(dao)。

二(er)、什(shen)么(me)是核(he)能海水(shui)淡化？

核能海(hai)水淡化(hua)使用核反應堆供能發電，然后用于海(hai)水淡化(hua)。核能海(hai)水淡化(hua)廠(chang)可(ke)以(yi)大量生產(chan)淡水，對(dui)缺水地區(qu)而(er)言，這(zhe)是可(ke)靠且(qie)可(ke)持(chi)續(xu)的解(jie)決方案。

核能(neng)海水淡(dan)(dan)化(hua)(hua)的一大優點是(shi)它比傳統海水淡(dan)(dan)化(hua)(hua)更為經濟(ji)。傳統海水淡(dan)(dan)化(hua)(hua)通常依賴于化(hua)(hua)石(shi)燃料，但(dan)核能(neng)海水淡(dan)(dan)化(hua)(hua)不會(hui)產生任何溫(wen)室氣(qi)體。此外，核電站具(ju)有(you)高容量系數，這意味著它們可以連(lian)續產生能(neng)量，使海水淡(dan)(dan)化(hua)(hua)廠(chang)電力來(lai)源穩定可靠。

核(he)(he)能(neng)海(hai)(hai)水(shui)淡化另一優點(dian)是比傳統海(hai)(hai)水(shui)淡化生產成(cheng)本(ben)低(di)。雖(sui)然核(he)(he)電(dian)站初始建設成(cheng)本(ben)高昂，但長期(qi)運(yun)營成(cheng)本(ben)遠低(di)于其它海(hai)(hai)水(shui)淡化方(fang)法。相較(jiao)其它發電(dian)廠，核(he)(he)電(dian)站不僅使用(yong)壽命長達60年，并且其維護需求最小。

隨著技術進步，核(he)(he)能(neng)海(hai)水(shui)淡化正變得(de)愈加(jia)高效、安(an)全。相比過(guo)去的核(he)(he)反應堆(dui)(dui)，現代核(he)(he)電(dian)(dian)站具有許多(duo)安(an)全功(gong)能(neng)，包括自(zi)動關(guan)閉系統(tong)、多(duo)備(bei)用發(fa)電(dian)(dian)機和安(an)全殼建筑等。此外，核(he)(he)廢料也可以(yi)在核(he)(he)反應堆(dui)(dui)中回收再利用。

Lienhard教(jiao)授(shou)表示(shi)，核聚(ju)變能(neng)(neng)源(yuan)等新技術將徹底改(gai)變能(neng)(neng)源(yuan)和水(shui)的生產方(fang)式，或將是未來可(ke)持(chi)續海水(shui)淡化的最終(zhong)答(da)案(an)。使(shi)(shi)用(yong)核聚(ju)變動力反應堆進(jin)行海水(shui)淡化具有許(xu)多優點(dian)：核聚(ju)變發電廠可(ke)建設在人口密集(ji)地區，并可(ke)在不適用(yong)核裂(lie)變能(neng)(neng)源(yuan)的地區使(shi)(shi)用(yong)。

“核(he)聚(ju)變(bian)(bian)能(neng)(neng)合并氫同(tong)位(wei)素氘(dao)形成氦氣，釋放出(chu)大量(liang)能(neng)(neng)量(liang)而不產(chan)生放射性廢物”，Lienhard教授說，“這項技(ji)(ji)術(shu)(shu)面臨挑戰，但如今的高(gao)溫超(chao)導(dao)使得穩定等離子體成為(wei)可(ke)能(neng)(neng)。預計2030年初，核(he)聚(ju)變(bian)(bian)發電(dian)可(ke)以實現。我非常(chang)樂觀(guan)地認(ren)為(wei)，核(he)聚(ju)變(bian)(bian)技(ji)(ji)術(shu)(shu)是一項振奮人(ren)心(xin)的發展——提供清(qing)潔(jie)能(neng)(neng)源和水，而不會產(chan)生任何廢物”。

三(san)、小型模塊化反應(ying)堆(dui)和海水淡化

國際海水(shui)淡(dan)(dan)化咨詢(xun)協(xie)會有(you)限(xian)責任公司總裁兼(jian)首席執行官Leon Awerbuch在接受水(shui)技術在線采訪時(shi)表示，雖然(ran)核聚(ju)變能源海水(shui)淡(dan)(dan)化令(ling)人興奮(fen)，但(dan)他(ta)認為其(qi)完全實現(xian)尚(shang)需時(shi)日，相反，用于海水(shui)淡(dan)(dan)化的小(xiao)型模塊化反應(ying)堆(SMR)可能比核聚(ju)變能源更貼近現(xian)實。

SMR比(bi)傳(chuan)(chuan)統(tong)核(he)動(dong)力(li)反(fan)應(ying)堆小，產生(sheng)電力(li)約為傳(chuan)(chuan)統(tong)核(he)動(dong)力(li)反(fan)應(ying)堆三分之一(yi)，利用核(he)裂變產生(sheng)熱量。SMR可使用預(yu)制機組(zu)建(jian)(jian)造(zao)，比(bi)傳(chuan)(chuan)統(tong)核(he)電站更經濟，建(jian)(jian)設速度更快(kuai)。

SMR可用(yong)于不適(shi)合大(da)型核(he)電(dian)站的(de)地區(qu)，可為(wei)農(nong)村地區(qu)提供低碳(tan)電(dian)力(li)。微反應(ying)堆是SMR的(de)子設(she)(she)備，設(she)(she)計用(yong)來產(chan)生微量電(dian)力(li)，使(shi)其更適(shi)于缺乏可靠(kao)能源(yuan)的(de)地區(qu)，還可以用(yong)作緊急情(qing)況下的(de)備用(yong)電(dian)源(yuan)，或取代以柴油為(wei)燃料的(de)發電(dian)機。

“如果核(he)聚(ju)變(bian)能(neng)夠大(da)規(gui)模部署，它將提(ti)供一(yi)種能(neng)源——沒有化石(shi)燃料燃燒造成的(de)(de)污(wu)染和溫室氣體(ti)，以及當前(qian)核(he)電站鈾(you)裂變(bian)產能(neng)所產生(sheng)半衰(shuai)期(qi)長(chang)的(de)(de)危險(xian)放射性廢物。但核(he)聚(ju)變(bian)廣泛應用還需時(shi)日”。Leon Awerbuch說，“核(he)聚(ju)變(bian)發(fa)電將為子孫后代提(ti)供幾乎取之(zhi)不盡(jin)用之(zhi)不竭的(de)(de)新能(neng)源前(qian)景(jing)，但它也(ye)帶來了迄今為止尚(shang)未(wei)解決的(de)(de)技術挑戰，關鍵是(shi)要實(shi)現核(he)聚(ju)變(bian)等離子體(ti)熱(re)量釋放速(su)率(lv)大(da)于等離子體(ti)能(neng)量注入(ru)速(su)率(lv)。但我肯定，使用混合(he)海水反滲透技術(SWRO)和多效蒸發(fa)技術(MED)成熟(shu)的(de)(de)SMR將很快在核(he)能(neng)海水淡化中實(shi)踐(jian)并應用”。

四、利用(yong)核能為(wei)海水淡化供能

核(he)能海水淡化(hua)已被證(zheng)實是哈薩克斯坦、印(yin)度和(he)日本(ben)等國的(de)(de)可行解決方案。雖(sui)然人(ren)們擔憂核(he)電對環境的(de)(de)影響(xiang)，但該技術正變得越來越安全和(he)高效。

就成本(ben)而言，核能海水(shui)淡(dan)化與化石(shi)燃料工廠相當，參考(kao)成本(ben)為0.7~0.9美元/m3。其中，一種技術路線是使用動(dong)力堆滿足高電網(wang)負(fu)荷(he)需求，多余的電力用于反滲透(RO)海水(shui)淡(dan)化動(dong)力泵(beng)。

哈薩克斯坦(tan)的BN-350快(kuai)反(fan)應(ying)堆(dui)，其電功率高達135 MWe，同時產(chan)(chan)生8萬(wan)(wan)m3/d飲(yin)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)。熱電聯產(chan)(chan)廠設(she)計(ji)熱功率為(wei)1000 MWt，但運行功率高達750 MWt。日本(ben)有10個海水(shui)(shui)淡化設(she)施(shi)，產(chan)(chan)能約1.4萬(wan)(wan)m3/d飲(yin)用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)，與用(yong)(yong)(yong)于(yu)發電的壓水(shui)(shui)反(fan)應(ying)堆(dui)(PWRs)相連。

韓國也有(you)與(yu)壓(ya)水堆相關的多(duo)效蒸發技術(MED)工廠(chang)。

印度(du)自1970年代以來(lai)一(yi)直從事海(hai)水淡(dan)化(hua)研究，2002年在(zai)Kalpakkam馬德拉斯(si)核電站建(jian)立了一(yi)個混合核能(neng)(neng)海(hai)水淡(dan)化(hua)示范項目。該項目包括 1800 m3/d容量反滲透(RO)裝置、4500 m3/d多級閃蒸(MSF)工(gong)廠和駁船式反滲透裝置。作(zuo)為(wei)使用混合MSF-RO技(ji)術規模最大的核能(neng)(neng)海(hai)水淡(dan)化(hua)廠，它也(ye)存在(zai)4 MWe的電力損耗。

雖然核能海(hai)(hai)水(shui)淡(dan)化(hua)大規模商(shang)用很大程度上(shang)受制于經濟因(yin)素(su)，但現代(dai)核電(dian)廠(chang)技術(shu)進步和(he)安(an)全特點(dian)為高效且可持續海(hai)(hai)水(shui)淡(dan)化(hua)提供了廣闊的前景。此(ci)外(wai)，核廢料可以在反應堆中(zhong)回收和(he)再利用，令(ling)其(qi)可持續性有(you)所增加(jia)。

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